架空输电线路导线弧垂测量分析

李佳城、江泽、熊细涛、杨超、闫卫斌、陈伟、贾春明

摘要：在电力系统中，采用架空线路进行输电，是当前我国电力输送过程中所采用的主要方式之一。而要想保证这种输电方式的安全、稳定运行，必须准确测量弧垂的数值。而档端法是一种准确测量弧垂数值的方法，研究其具体的应用，具有十分重要的意义。

关键词：架空；输电线路；导线弧垂；测量方法

引言

架空输电线路进行弧垂测量，如果观测档处于复杂特殊环境中，此时在地面无法直接竖立测量仪器进行测量，常规方法不再适用，给测量工作带来困难。社会发展进程的加快使我国的用电需求量日渐增加，既给电力企业带来了无限的发展空间，也给其带来了更多安全与质量方面的压力。电力能源的特殊性在为人们创造便捷高效生活的同时也同样充斥着诸多安全隐患，高压电线路尤其具有危险性，安全的电网结构既是电力发展的基础，也是电力行业管理水平和技术水平的重要体现，因此，在架设高压架空输电线路时，施工人员必须掌握各项施工要点以保障施工的有效性和安全性、提高高压架空输电线路的质量，以科学有效的施工管理要点为指导促进其长远发展。

1架空输电线路及输电线路导线弧垂概述

1.1架空输电线路

（1）架空输电线路的定义

导线承担传导电流的功能，必须具有足够的截面以保持合理的通流密度。导线都是处在高电位。为了减小电晕放电引起的电能损耗和电磁干扰，导线还应具有较大的曲率半径。超高压输电线路，由于输送容量大，工作电压高，多采用分裂导线（即用多根导线组成一相导线。2分裂、3分裂或 4分裂导线使用最多。特高压输电线路则采用6、8、10或12分裂导线）。架空地线（又称避雷线）主要用于防止架空线路遭受雷闪袭击所引起的事故，它与接地装置共同起防雷作用。绝缘子串是由单个悬式绝缘子串接而成，需满足绝缘强度和机械强度的要求。主要根据不同的电压等级来确定每串绝缘子的个数，也可以用棒式绝缘子串接。对于特殊地段的架空线路，如污秽地区，还需采用特别型号的绝缘子串。杆塔是架空线路的主要支撑结构，多由钢筋混凝土或钢材构成，根据机械强度和电绝缘强度的要求进行结构设计^[1]。

（2）架空输电线路的优势

相较于地下输电线路而言，架空线路建设成本低，施工周期短，易于检修维护。因此，架空线路输电是电力工业发展以来所采用的主要输电方式。通常所称的输电线路就是指架空输电线路。通过架空线路将不同地区的发电站、变电站、负荷点连接起来，输送或交换电能，构成各种电压等级的电力网络或配电网。

1.2架空输电线路的导线弧垂

在架空输电线路施工过程中，输电线路导线普遍都借助杆塔悬挂在空中，这就导致悬挂的导线因为自身的重力作用而出现一定弧度的下垂现象，这就是"弧垂"。在具体的架空输电线路工程施工中，对"弧垂"进行测量，一般是测量工作人员对档距中间导地线距悬挂点连线之间的垂直距离进行的测量，在记录时普遍用"f"来表示。在实际生活中，这是衡量架空输电线路中导线所承受拉力大小的一项重要指标，其数值的大小直接关系到电力能源输送的安全与否。而其数值的大小往往与杆塔的距离、悬挂的高度差、线路自身的长度、质量、所承受的拉力大小以及风力和温度等自然环境因素密切相关。在架空输电线路工程竣工验收环节，验收人员需要对弧垂的数据进行精准的测量，并准确分析弧垂数值存在的误差，从而判定弧垂是否符合设计要求。因此，分析研究并探寻更准确的弧垂测量方式，测量出更准确的数值，对于电力企业输电线路施工具有十分重要的现实意义。

2测量架空输电线路导线弧垂的关键意义

力学的角度分析，在架空输电线路输电的过程中，如果输电导线的弧垂偏小，导线会受到较大的拉力，这就对输电导线的机械强度提出了更高的要求。因为受到自然环境冷暖变化的影响，如果导线受到较大的拉力而拉得过紧，一旦温度急剧降低，会导致杆塔出现倒塔的事故，如果导线所承受的拉力超过其自身的机械强度，还会导致导线出现断裂的现象。反之，如果输电线路导线的弧垂过大，则会导致输电线路与被跨物之间的距离过短，这就会对输电线路的安全造成一定的威胁;此外，受大风因素的影响，导线易出现摆动的现象，还会导致相间短路现象的发生，或者是导致导线对杆塔放电故障的发生。因此，架空输电线路的导线弧垂不能过紧，也不能过松，必须满足相关的规定和要求。因此，在架空输电线路施工时，施工技术人员必须精准测量输电导线的弧垂^[2]。

3架空输电线路导线弧垂测量方法

本文主要以档端法为例测量架空输电线路的导线垂度：

首先，合理选择观测档。在运用档端法对架空输电线路的导地线弧垂进行测量时，首先应合理选择观测档。一般来说，在连续档的耐张段中，需要根据现场的实际情况，选择一个或多个不同的观测档进行观测，而且，被选择作为观测档的位置，必须视野中没有林木以及其他跨越物遮挡经纬仪的观测。施工及验收时弧垂观测档的选择应符合下列规定：1.紧线段在5档及以下时应靠近中间选择一档；2.紧线段在6档-12档时应靠近两端各选择一档；3.紧线段在12档以上时应靠近两端及中间可选3档-4档；4.观测档宜选档距较大和悬挂点高差较小及接近代表档距的线档；5.弧垂观测档的数量可根据现场条件适当增加，但不得减少。此外，在安置观测仪器时，应选择土质夯实的塔位，避免因土质松软导致经纬仪出现倾斜现象而影响到观测数据的准确性。最后，在进行测量时，还应选择天气状况良好的时间段，从而确保观测测量工作的顺利进行以及测量数据的准确性

^[3]。

其次，选择合适的温度。在不同的温度状况下，相同档距之间的导线弧垂会发生一定的变化。根据相关研究结果显示，在弧垂测量过程中，每当温度改变1℃时，弧垂会发生0.034m的变化。因此，在进行弧垂测量工作时，在测量现场还必须使用温度计，而且，温度计应悬挂于通风处，温度计还应放置在背向阳光处，不宜让阳光直接照射，同时观测弧垂的气温差不能超过±2.5℃，以确保测量温度的准确性，避免因温度变化而影响到弧垂测量数据的精准度。

最后，科学运用信息技术。因为运用档端法测量架空输电线路导线弧垂时，计算公式涉及的参数较多，为了计算简便且保证结果的准确性，工作人员还必须科学运用现代信息技术，借助计算机编程软件辅助计算，从而提升测量和计算结果的准确性。

结束语

总而言之，在架空输电线路施工中，导地线弧垂偏大或者偏小，会影响到输电线路的安全运行。而档端法测量弧垂是一种角度法测量架空输电线路导线弧垂的方法之一，具有测量数据少、步骤明晰、计算准确等显著优点。因此，我们应合理运用档端法对架空输电线路导地线弧垂进行精准的测量，从而保证输电线路导地线弧垂的可靠性，进而保证输电线路的安全稳定运行。

参考文献：

[1]周文武,张小力,江岳,李小亭,张宇卓,李静波.单档不均匀覆冰下架空线路不平衡张力及形变特性研究[J].电网与清洁能源,2021,37(09):45-50.

[2]冯瑞珏,马海霞,梁浩然,杨树丰,李轩东.架空输电线路形态显示系统设计[J].机电信息,2021(15):4-5.

[3]王云帆. 架空输电线路爆破除冰动态响应模拟研究[D].中北大学,2021.